- 蘇州納米所王錦/西北工大葉信立/南通大學(xué)張俊雄等AFM：陶瓷基復(fù)合材料塊體和涂料及其超隔熱與輻射制冷應(yīng)用
- 發(fā)布日期：2025-05-21
為應(yīng)對建筑、工業(yè)、以及航空航天等領(lǐng)域在高溫環(huán)境下對隔熱與節(jié)能的多重需求，開發(fā)兼具高溫穩(wěn)定性、低熱導(dǎo)率和良好力學(xué)性能的新型材料成為熱管理技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵方向。傳統(tǒng)陶瓷材料雖具備出色的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，但其高脆性、高密度及加工困難等問題，限制了其在可穿戴隔熱、復(fù)雜構(gòu)型制造及大面積應(yīng)用中的實(shí)用性。近年來，多孔陶瓷氣凝膠和復(fù)合涂層雖然在隔熱性能方面取得了一定突破，例如國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所王錦研究員等人提出了“火焰重生策略”（fire-reborn strategy），通過自犧牲聚合物重構(gòu)二氧化硅氣凝膠與氧化鋁陶瓷纖維，構(gòu)建仿生鳥巢狀多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了陶瓷涂層的低密度、低熱導(dǎo)和高可壓縮性（Adv.Funct. Mater.2023, 33, 2309148）。然而，該方法在超高溫環(huán)境下仍存在聚合物分解后殘留陶瓷結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度不足、孔徑過大等限制，難以在高負(fù)載或極端熱流環(huán)境中穩(wěn)定應(yīng)用。因此，研發(fā)結(jié)構(gòu)可調(diào)、輕質(zhì)強(qiáng)韌、可規(guī)?；苽涞亩喙δ軣岱雷o(hù)材料，對于提升高溫環(huán)境下的能效管理具有重要意義。
針對上述問題，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（蘇州納米所）王錦研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)葉信立副教授、南通大學(xué)張俊雄副教授等，提出了一種基于聚合物成形策略（Polymer Shaping Strategy, PSS）的鋁陶瓷纖維增強(qiáng)型陶瓷基復(fù)合材料（ACF-CMC）。該材料采用HPMC水溶液輔助，將鋁陶瓷纖維穩(wěn)定分散于鋁溶膠中，在不依賴復(fù)雜設(shè)備條件下實(shí)現(xiàn)低成本、可擴(kuò)展的大面積涂層與自支撐體制備。通過優(yōu)化組分比例與多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，ACF-CMC不僅在1300°C極端火焰條件下仍能保持高達(dá)1180.5°C的熱阻溫差，同時具備優(yōu)異的太陽反射率（0.785）與紅外發(fā)射率（最高0.910），實(shí)現(xiàn)7.3°C的日間被動輻射冷卻效果。該策略突破了傳統(tǒng)陶瓷材料“剛-脆-重”限制，為建筑節(jié)能、工業(yè)防護(hù)與極端熱環(huán)境應(yīng)用提供了全新材料解決方案。
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